Sechseckige Diamanten

Kohlenstoff ist eines der häufigsten und wichtigsten Elemente in der Natur. Auf der Erde kommt er normaler­weise nur in Form von Graphit oder Diamant vor. In anderen Planeten werden jedoch weitere Formen vermutet, so zum Beispiel die flüssige Form in Riesen­planeten. Einer internationalen Gruppe von Forschern unter Leitung von Dominik Kraus – er promovierte 2012 mit Auszeichnung am Fachbereich Physik der TU Darmstadt – und unter Beteiligung von Darmstädter Physikern ist es nun gelungen, nicht nur den Übergang von Kohlen­stoff von seiner festen in die flüssige Form nachzuweisen, sondern auch den Übergang von Graphit in eine bislang spekulative Form des Diamanten.

Diese hexagonale Form des Diamanten, Lonsdaleit, wurde erstmals 1967 in Einschlag­spuren des berühmten Barringer-Kraters in Arizona gefunden. Der Druck, der zur Erzeugung nötig war, übertraf zwei Millionen Atmosphären. Aufgrund des Unvermögens, Lonsdaleit im Labor herzustellen, wurden immer wieder ernste Zweifel an der Existenz dieser Form von Kohlenstoff geäußert, der härter als normaler Diamant sein soll.

In den aktuellen Experimenten haben die Forscher zwei Hochenergie­laser und den Freien-Elektronen-Laser an der Linear Coherent Light Source (LCLS) in Stanford, Kalifornien, dazu benutzt, den Phasen­übergang von Graphit zu Lonsdaleit und in die flüssige Form des Diamanten nachzuweisen. Zwei Laser komprimierten die Probe bis auf über zwei Millionen Bar Druck und auf die Dichte von Diamant, während der Röntgen­laser­strahl die Struktur der Probe zeitgleich untersuchte. Durch die hohe Zeit­auflösung konnten die Forscher den Übergang, der nur Nanos­ekunden andauerte, erstmals nachweisen.

TU Darmstadt / DE